一种利用秸秆制备人工腐殖质的方法

文档序号:37546080发布日期:2024-04-08 13:50阅读:117来源:国知局

本发明涉及生物发酵,具体为一种利用秸秆制备人工腐殖质的方法。


背景技术:

1、盐碱化土壤在世界范围内分布都十分广泛,全世界盐碱地面积为9.54亿平方公顷,我国在西北、华北、东北西部及滨海地区均有一定的盐碱地分布,盐碱地土壤改良技术在国内外市场前景均无限广阔。我国农作物秸秆资源丰富,但由于其经常出现区域性、季节性和结构性过剩问题,致使目前仍有大量秸秆田间堆砌或集中焚烧现象发生,这不仅严重污染环境,而且造成大量的资源浪费,因此,科学合理地利用秸秆,将其转化为可以改良盐碱地的腐殖质,是实现盐碱化土壤高效、快速改良的重要途径,在腐殖质生成上,自然条件下秸秆向腐殖质的转化过程极为缓慢,且在转化过程中需要吸收氮素而极易导致土壤氮素的阶段性匮乏,从而影响植物的生长发育;也有采用水热腐殖化技术将秸秆制备成人工腐殖质的方式,但其需要一定的设备投资来保障反应条件,并添加氢氧化钾等化工原料,因此存在成本相对较高的问题,利用生物发酵与营养强化技术,将秸秆快速腐殖化,从而制备人工生化腐殖质已成为一种新的秸秆低成本利用途径。

2、微生物介导下的秸秆发酵主要有两种方式,一种是在氧气参与下进行的好氧发酵,通过一定时间的细菌真菌等多种好氧微生物作用下,秸秆结构陆续崩解,木质纤维素腐解并经过漫长而复杂的转化过程后形成腐殖质;另一种是厌氧发酵,主要通过厌氧微生物的发酵作用,将秸秆水解成小分子可溶性单糖、氨基酸、甘油、脂肪酸等物质,并进一步主要转化成乙酸等物质后,由甲烷菌主要分解甲烷等气体,并残留一定的松散沼渣,通过微生物发酵后的作物秸秆,无论是好氧发酵还是厌氧发酵,虽然其含有大量的微生物,但其均难以快速、高效地形成腐殖质,因此,将好氧发酵与厌氧发酵相结合,并合理调控腐植酸前提物质的转化方向,使之能够快速、高产地形成生化腐植酸,将是成本低廉的高效处理途径,而现有技术中,还田秸秆自然形成腐殖质,时间长、效率低,且吸收大量氮素而导致土壤阶段性缺氮,影响植物生长发育;采用秸秆水热腐殖化技术制备人工腐殖质,需要一定的设备投资来保障反应条件,并添加氢氧化钾等化工原料,因此存在成本相对较高的问题,在一线农业生产上应用受到一定的限制;基于此,本申请提出了一种利用秸秆制备人工腐殖质的方法,解决上述问题。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种利用秸秆制备人工腐殖质的方法及其制备方法,以解决现上述问题,本发明是通过以下技术方案实现的:

2、本发明为一种利用秸秆制备人工腐殖质的方法,包括如下步骤:

3、步骤s1,快速升温发酵菌料的配置,在菌剂基础上,按照菌剂:稻糠:红糖:尿素为3:25:1:5的比例配制营养物质,其中菌剂由2.0×108cfu/g的灰黄青霉a2接种在载体稻糠上而成;

4、步骤s2,快速升温好氧发酵,将筒状塑料膜一端留有进气口并扎紧后在地表铺平,从另一端加入粉碎后的秸秆,秸秆铺设过程均匀撒入步骤s1配置的快速升温发酵菌料,并向秸秆上均匀反复喷水后保留出气口进行升温发酵;步骤s3,厌氧发酵,步骤s2发酵温度达到45℃以上累计日积温60-70℃时,将塑料筒堆体的进料口和出气口密封,并在出气口留有导气管路,监测导气管路导出气体的甲烷含量;

5、步骤s4,监测到步骤s3甲烷含量达到40%时,打开封闭的塑料筒,将堆体中的物料倒出堆积在空气中3-5h,然后按照物料的干质量加入0.01%的尿素,并按照物料干质量的0.1%接种促腐菌剂,控制堆体物料含水量在40-45%,再将物料倒回留有进风口的塑料筒,并控制塑料筒内物料的氧气含量为12-14%后续发酵,即可完成腐殖质的合成;

6、其中,步骤s4中促腐菌剂由绳状蓝状菌a6接种在麦麸上而成。

7、优选的:所述步骤s2秸秆堆的平均水分含量保持在60-65%。

8、优选的:所述步骤s2秸秆为水稻或玉米秸秆,且粉碎后长度尺寸小于1cm。

9、优选的:所述步骤s2快速升温好氧发酵在夜间最低温度高于10℃的室外背风处开始,且筒状塑料膜的直径尺寸为3-4m,长度尺寸为3-4m,碎秸秆的铺设厚度为0.2-0.3m。

10、优选的:所述步骤s4堆体中的物料倒出堆积的厚度不超过30cm。

11、优选的:所述步骤s4中再将物料倒回留有进风口的塑料筒后控制堆体内氧气含量为12.5-13.8%,且0.01%的尿素添加过程是向尿素中加入十倍水溶解后均匀浇入物料堆体。

12、优选的:所述步骤s4中再将物料倒回留有进风口的塑料筒后保持筒内物料平均温度为38℃以上,且达到35℃以上的累计日积温350-450℃,即可完成后续发酵。

13、优选的:步骤s4中促腐菌剂由2.0×109cfu/g的绳状蓝状菌a6接种在载体麦麸上而成。

14、与现有技术相比,本发明的有益效果是:

15、本发明采用低成本的微生物发酵技术,快速、低成本地实现秸秆向生化腐殖质的转化,实现腐殖质的人工再造,可广泛应用于土壤地力的提升和盐碱地等退化土地的改良。



技术特征:

1.一种利用秸秆制备人工腐殖质的方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种利用秸秆制备人工腐殖质的方法,其特征在于:所述步骤s2秸秆堆的平均水分含量保持在60-65%。

3.根据权利要求1所述的一种利用秸秆制备人工腐殖质的方法,其特征在于:所述步骤s2秸秆为水稻或玉米秸秆,且粉碎后长度尺寸小于1cm。

4.根据权利要求1所述的一种利用秸秆制备人工腐殖质的方法,其特征在于:所述步骤s2快速升温好氧发酵在夜间最低温度高于10℃的室外背风处开始,且筒状塑料膜的直径尺寸为3-4m,长度尺寸为3-4m,每层碎秸秆的铺设厚度为0.2-0.3m。

5.根据权利要求1所述的一种利用秸秆制备人工腐殖质的方法,其特征在于:所述步骤s4堆体中的物料倒出堆积的厚度不超过30cm。

6.根据权利要求1所述的一种利用秸秆制备人工腐殖质的方法,其特征在于:所述步骤s4中再将物料倒回留有进风口的塑料筒后控制堆体内氧气含量为12.5-13.8%,且0.01%的尿素添加过程是向尿素中加入十倍水溶解后均匀浇入物料堆体。

7.根据权利要求6所述的一种利用秸秆制备人工腐殖质的方法,其特征在于:所述步骤s4中再将物料倒回留有进风口的塑料筒后保持筒内物料平均温度为38℃以上,且达到35℃以上的累计日积温350-450℃,即可完成后续发酵。

8.根据权利要求1或6所述的一种利用秸秆制备人工腐殖质的方法,其特征在于:步骤s4中促腐菌剂由2.0×109cfu/g的绳状蓝状菌a6接种在载体麦麸上而成。

9.根据权利要求8所述的一种利用秸秆制备人工腐殖质的方法,其特征在于:步骤s4中物料中添加0.01%的尿素,调控物料ph≥6.6。


技术总结
本发明涉及生物发酵技术领域,本发明为一种利用秸秆制备人工腐殖质的方法,包括如下步骤:步骤S1,快速升温发酵菌料的配置;步骤S2,快速升温好氧发酵;步骤S3,厌氧发酵;步骤S4,监测到步骤S3甲烷含量达到40%时,打开封闭的塑料筒,将堆体中的物料倒出堆积在空气中3‑5h,然后按照物料的干质量加入0.01%的尿素,再将物料倒回留有进风口的塑料筒,控制堆体物料含水量在40‑45%,本发明采用低成本的微生物发酵技术,快速、低成本地实现秸秆向生化腐殖质的转化,实现腐殖质的人工再造,可广泛应用于土壤地力的提升和盐碱地等退化土地的改良。

技术研发人员:王明明,王超,才金玲,关法春,郭永刚,黄立华,梁正伟,李伟强,陆冠茹,王秀飞,解娇
受保护的技术使用者:中国科学院东北地理与农业生态研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/4/7
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